Question

葡萄糖是生命体所需能量的主要来源．
【提出问题】葡萄糖的燃烧产物是CO₂和H₂O，由此能否证明葡萄糖是只由碳元素和氢元素组成的有机物？
【实验设计】为了确定葡萄糖的元素组成，某小组设计了如下实验（其中浓硫酸、无水CaCl₂均为常用干燥剂，部分固定装置省略）．

（1）装置A中发生反应的化学方程式是______ 2H₂O+O₂↑

Answer 1

【答案】分析：【实验设计】（1）根据过氧化氢的性质和二氧化锰的催化作用回答．
（2）根据浓硫酸的吸水性回答．
（3）根据一氧化碳能与氧化铜反应，可被氧化成二氧化碳的性质回答．
【方案评价】（1）根据空气中也含有二氧化碳回答．
（2）根据葡萄糖燃烧装置的密闭性回答．
【数据处理】根据质量守恒定律，由葡萄糖的质量和生成物的总质量求出参加反应的氧气的质量，再根据二氧化碳和水中的氧元素的质量求出总氧元素的质量，并把它与氧气的质量对比，看葡萄糖中是否含有氧元素．
【讨论交流】（1）从控制反应速率的角度分析回答，防止由于反应过快造成不良后果．
（2）从定量实验的角度看，要防止其它物质进入E装置，致使二氧化碳的质量不准或氢氧化钠固体不能充分吸收二氧化碳．
解答：解：【实验设计】（1）过氧化氢在二氧化锰的催化作用下能迅速分解生成氧气和水，方程式为2H₂O₂2H₂O+O₂↑．
（2）由A处生成的氧气中含有水蒸气，浓硫酸有吸水性，可以吸收从A中溢出的水蒸气，以便进行后续实验．
（3）本实验需测定葡萄糖中碳元素的质量，原理是根据氢氧化钠吸收的二氧化碳的质量求碳元素的质量，葡萄糖燃烧时可能也产生一氧化碳，为了测定精确，要将葡萄糖不完全燃烧产生的少量CO氧化成CO₂，氧化铜通过与一氧化碳反应能保证葡萄糖中的碳都转化为CO₂．
【方案评价】（1）空气中也含有二氧化碳，会影响葡萄糖燃烧生成的二氧化碳质量的测定．
（2）装置C处葡萄糖燃烧的设计特点是在密闭体系里燃烧（或反应物均为纯净物或用酒精灯隔着玻璃管加热，达到着火点等）．
【数据处理】根据质量守恒定律，葡萄糖燃烧需O₂：2.64g+1.08g-1.8g=1.92g，而2.64gCO₂中氧的质量为2.64g×32÷44=1.92g，1.08gH₂O中氧的质量为1.08g×16÷18=0.96g，即生成物中总的氧元素质量为1.92g+0.96g=2.88g，2.88g＞1.92g，所以，葡萄糖含有C、H、O三种元素．
【讨论交流】（1）为了使葡萄糖与氧气充分反应，要先通氧气再加热；可通过B中气泡的多少来O₂控制产生的速度，防止气流过快，冲走葡萄糖和氧化铜，堵塞导气管；要控制反应物的量，防止反应过快热量来不及散发而引起试管炸裂；氧气要足量，防止燃烧不充分；反应结束，待冷却后再称量D、E的质量等．
（2）从定量实验的角度看，为了防止F中的物质进入E干扰二氧化碳的测定，将F换成装有NaOH的干燥管，同时吸收空气中的CO₂和H₂O，减少实验误差；为了充分吸收燃烧产生的二氧化碳，把氢氧化钠固体换成溶液．
故答案为：【实验设计】（1）2H₂O₂2H₂O+O₂↑；（2）吸收从A中溢出的水蒸气；
（3）将葡萄糖不完全燃烧产生的少量CO氧化成CO₂，保证葡萄糖中的碳都转化为CO₂
【方案评价】
（1）否；空气中的CO₂会干扰实验结果的测定；（2）在密闭体系里燃烧（或反应物均为纯净物或用酒精灯隔着玻璃管加热，达到着火点等）；
【数据处理】若葡萄糖中只含有C、H两种元素，则需O₂：2.64g+1.08g-1.8g=1.92g，而2.64gCO₂中氧的质量为2.64g×32÷44=1.92g，1.08gH₂O中氧的质量为1.08g×16÷18=0.96g，因为产物中共有氧1.92g+0.96g=2.88g＞1.92g，所以，葡萄糖含有C、H、O三种元素；
【讨论交流】
（1）先通氧气再加热（或通过B中气泡的多少来O₂控制产生的速度，防止气流过快，冲走葡萄糖和氧化铜，堵塞导气管或控制反应物的量，防止反应过快热量来不及散发而引起试管炸裂或氧气足量防止燃烧不充分或反应结束，待冷却后再称量D、E的质量等）；
（2）将F换成装有NaOH的干燥管，同时吸收空气中的CO₂和H₂O，减少实验误差．
点评：本题是一道综合实验题，主要考查学生运用所学化学知识综合分析和解决实际问题的能力．增加了学生分析问题的思维跨度，强调了学生整合知识的能力．